阳泉市煤矸石中氟的赋存形态分析

氟是人体和其他动物的必需元素,氟过量和氟缺乏都会影响到人体健康.本文以山西省阳泉市阳煤集团长期堆置的煤矸石为研究对象,对煤矸石中氟浓度水平和氟的形态分配进行了研究.结果表明:研究区煤矸石中全氟含量平均值为364.87 mg/kg,远高于200 mg/kg的全球土壤氟含量平均水平;不同岩性的煤矸石中全氟含量(平均值)的排序为泥质砂岩＞砂质泥岩＞泥岩＞砂岩＞石膏岩;煤矸石中不同形态氟的含量排序为残余态＞无定形铁铝结合态＞有机结合态＞水溶态＞可交换态＞结晶铁铝结合态.     

林地土壤氟的形态分布特征及其影响因素

采用连续分级浸提法分析了13个具有代表性的不同类型林地土壤中氟的赋存形态特征,探讨了土壤理化性质对氟形态分布的影响。结果表明,研究区域土壤全氟含量变化较大,为62.68～970.39 mg/kg,以残余态为主,其中水溶态、可交换态、铁锰氧化物态、有机束缚态和残余态氟含量平均值分别为0.59、0.02、0.50、0.79和374.98 mg/kg。相关性分析表明,不同形态氟之间存在一定的相关性,且土壤性质也影响氟的形态分布,如水溶态氟含量与土壤pH呈显著正相关,与黏粒、铝氧化物呈显著负相关;可交换态氟含量与锰氧化物含量呈显著负相关。基于土壤阳离子交换量、黏粒、铝氧化物和锰氧化物的多元回归模型,可较好地预测水溶态氟、可交换态氟和铁锰氧化物态氟的含量,其决定系数r~2为0.53～0.70。     

不同土壤中氟赋存形态特征及其影响因素

采用连续化学提取法研究了15种土壤中氟的赋存形态特征. 土壤中氟的赋存形态按量的大小呈如下规律分布: 残余态可交换态>水溶态>有机态>无定形氧化铁态. 水溶态氟与铁锰结合态氟呈极显著正相关(r=0.7775^{* *}), 同时可交换态氟也与可交换态氟(r=0.5753^*)和有机态氟(r=0.5529^*)呈显著正相关. 对土壤中氟形态与土壤性质进行的逐步回归分析表明, 土壤pH值、有机质、粘粒、交换性钙是影响土壤氟形态分布的重要因素. 其中, pH值最为重要, 对水溶态氟和可交换态氟的影响大于其它土壤因子. 另外, 土壤母质对土壤中氟的赋存形态也有影响, 各种沉积物发育而成的土壤中水溶态氟和可交换态氟含量较比其它母质发育的土壤高.     

生物质炭对富磷镉土壤中磷镉形态转化的影响

为探究生物质炭作用下磷镉富集土壤中磷和镉的形态转化及其影响因素,以水稻秸秆生物质炭为供试材料,磷镉富集土壤(有效磷17.25 mg/kg,总镉3.38 mg/kg)为研究对象,进行室内培养试验,结果表明:(1)BC处理促进了土壤中磷的活化和镉的钝化,有效磷含量提高25.45%～77.50%(p<0.01),有效镉含量降低13.95%～32.79%(p<0.01),酸洗处理减弱了生物质炭的上述作用。(2)与CK处理相比,BC处理土壤的交换性钙、镁分别增加了13.07%～23.62%、4.82%～11.63%(p<0.05),无定形铁、铝分别减少了5.90%～29.83%、13.98%～24.38%(p<0.05)。SBC处理的交换性钙镁以及无定形铁铝的变化与BC处理相似,但变化幅度降低。以上数据说明生物质炭输入磷镉富集土壤中可以达到磷活化和镉钝化的双重效果,这两个过程的实现与土壤中交换性钙镁和无定形铁铝含量的变化密切相关。     

镁基膨润土和水泥对砷铅复合污染土壤的钝化效能与机理研究

利用镁基膨润土（MB）和水泥（SN）作为钝化剂修复化工厂砷（As）、铅（Pb）复合污染土壤,探索了两种钝化剂对土壤pH值、有机碳含量（OC）、阳离子交换量（CEC）、浸出毒性及重金属形态分布的影响,结合钝化前后土壤形貌的变化,初步揭示了钝化机理.结果表明,两种钝化剂均可使土壤pH值显著升高,有机碳含量增加,阳离子交换能力增强.钝化30 d后,MB-5对As、Pb的钝化率分别达到67.09%和65.93%;SN-5对As、Pb的钝化率分别达到65.76%和65.04%.经两种钝化剂处理后,Pb的弱酸提取态和可还原态向更加稳定的可氧化态和残渣态转化.MB处理使土壤As由可交换态、可氧化态向无定形铁结合态、结晶性铁结合态转化,SN处理使土壤As向残渣态转化.两种钝化剂均可使土壤的微观形态从片状转变为碎屑状、增加团聚颗粒.与SN相比,MB更能促使土壤As（Ⅲ）向As（V）转化,从而显著降低土壤毒性.     

植茶年限对土壤酸度及其团聚体交换性酸分布的影响

为明晰土壤酸度与团聚体交换性酸对植茶年限的响应特征,采用野外实地调查和室内分析相结合的方法,以植茶16、23、31和53 a的土壤为研究对象,开展不同植茶年限对土壤酸度及其团聚体交换性酸分布的影响.结果表明:①随着植茶年限的延长,土壤pH逐渐降低,交换性氢、交换性铝和交换性酸含量均呈升高的趋势.各植茶年限土壤0~20 cm土层pH均低于>20~40 cm土层,而交换性氢、交换性铝和交换性酸含量则表现出相反的变化趋势,且交换性氢含量在植茶23 a后的增幅可达21.29%. ②土壤交换性氢、交换性铝和交换性酸含量均随团聚体粒径的减小而升高,各粒径团聚体交换性氢、交换性铝和交换性酸含量随植茶年限的延长而逐渐升高. ③各植茶年限土壤团聚体交换性氢的分配比例均远低于交换性铝.随团聚体粒径的减小,各植茶年限交换性氢的分配比例均呈升高的趋势,而交换性铝的分配比例则呈降低趋势. 0~20 cm土层各粒径团聚体交换性氢的分配比例均以植茶53 a时较高,为17.97%~19.69%;>20~40 cm土层各粒径团聚体交换性氢的分配比例以植茶16 a时较高,为19.51%~22.77%,而各粒径团聚体交换性铝的分配比例则呈相反的趋势.研究显示,长期植茶会导致土壤酸化,随着植茶年限的延长,土壤pH逐渐降低,交换性氢、交换性铝和交换性酸含量均升高,不同粒径团聚体对交换性酸的保持能力存在明显差异.      

某冶炼厂周边土壤碳组分与铜形态的相关性

研究了浙江某冶炼污染区农田土壤有机碳组分与铜(Cu)形态的相关关系.结果表明,研究区土壤Cu形态含量为铁锰氧化物结合态残渣态碳酸盐结合态有机质结合态可交换态,其中铁锰氧化物结合态Cu和残渣态Cu含量分别占全量的39.55%和39.19%.土壤p H值和碳组分对不同形态Cu含量存在一定程度的影响,其中p H值与碳酸盐结合态Cu和铁锰氧化物结合态Cu均呈显著正相关;溶解性有机碳(DOC)含量与可交换态Cu呈极显著正相关;富里酸(FA)含量与可交换态Cu呈极显著正相关,与有机结合态Cu呈显著正相关;胡敏酸(HA)含量分别与可交换态Cu和有机结合态Cu呈极显著正相关.土壤DOC、FA、HA的动态变化对这些在移动性上存在差异的Cu形态间的相互转化会带来一定程度的影响,从而改变土壤Cu的迁移能力和生物有效性.     

添加稳定剂对尾矿土中砷形态及转换机制的影响

土壤中As的不同存在形态影响着其毒性、可移动性、生物有效性,且产生不同的环境影响.本研究以粉煤灰、干化污泥、硫酸亚铁、碎花生壳为稳定剂,探讨其对土壤As的稳定化效果以及p H、有机质和阳离子交换量与土壤As形态的关系.结果表明添加稳定剂后,土壤p H及有机质含量上升,残渣态砷含量升高.添加10%粉煤灰、10%干化污泥后,可交换态As、碳酸盐结合态As、铁锰氧化物结合态As、有机结合态As分别下降了34.2%、17.5%、19.9%、53.7%,并转化为残渣态As,其含量增长了1.14%.当同时添加10%粉煤灰、10%干化污泥和1%硫酸亚铁后,土壤中可交换态As、碳酸盐结合态As、铁锰氧化物结合态As、有机结合态As含量的降幅分别为62.3%、55.2%、29.6%、58.2%,残渣态As含量增加8.1%.添加10%粉煤灰、10%干化污泥、1%硫酸亚铁和1%粉碎花生壳后,可交换态As下降最显著,最大降幅为73.3%.施用适量的粉煤灰、干化污泥、硫酸亚铁能使土壤中的可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态As的一部分转化为残渣态As,降低其毒性.提高p H,残渣态As含量上升,可交换态As、碳酸盐结合态As、铁锰结合态As、有机结合态As含量下降,As在接近中性的环境中稳定性最好;提高有机质含量,碳酸盐结合态As与残渣态As含量上升,可交换态As、铁锰结合态As、有机结合态As含量下降,有机结合态As含量下降明显;阳离子交换量上升,残渣态As含量上升,可交换态As、碳酸盐结合态As、铁锰结合态As、有机结合态As含量下降.     

高氟病区茶园土壤氟形态及其分布特征

采用连续化学提取法,测定了黔西北高氟病区茶园土壤样品氟含量及氟的形态.结果表明:供试土壤全氟含量为314~3558mg/kg,平均为945mg/kg,高于全国土壤全氟平均含量(453mg/kg).不同类型供试土壤中全氟含量高低顺序为:棕壤和褐土(分别为1118和1114mg/kg)>黄棕壤(908mg/kg)>黄壤(681mg/kg).供试土壤中不同形态氟含量以残余态最高,其平均含量为940mg/kg;其次为有机束缚态氟,平均含量为7.82mg/kg,处于氟污染较高水平,可能会对人体健康和生态环境产生重要影响;铁锰结合态氟也较高,平均含量3.99mg/kg;水溶态氟和可交换态氟均较低,其平均含量分别为:1.98,1.14mg/kg.由此可见,土壤中氟形态大部分均以残余态形式存在于土壤中,可被茶树叶吸收的水溶态氟和可交换态氟含量均不高.相关性分析表明:可交换态氟只与水溶态氟呈显著正相关关系(r=0.459**),而水溶态氟与铁锰结合态氟、残余态氟和全氟均呈正相关关系(r分别为0.240*, 0.226*, 0.229*), 有机束缚态氟与铁锰结合态氟、残余态氟和全氟也呈正相关关系(r分别为0.757**, 0.312**, 0.320**),水溶态氟与土壤交换性盐基含量之间也呈极显著正相关关系,而土壤氟形态与有机质的相关性不明显,仅有机束缚态氟与土壤有机质呈弱负相关.本研究可为该区域土壤氟污染防治提供科学依据,也为土壤氟的迁移转化及其对生态和环境的影响研究奠定一定的理论基础.     

黄棕壤铁铝氧化物与土壤稳定性有机碳和氮的关系

用6%NaOCl氧化不同粒级的黄棕壤,得到稳定性有机碳和氮的样品.用选择性溶提技术提取铁铝氧化物的含量,与稳定性有机碳和氮的关系表明:在2～250μm粒级上,游离铁、无定形铁和络合态铁含量的变化范围分别为6～60.8g/kg、0.13～4.8g·kg-1和0.03～0.47g·kg-1,在2μm粒级上分别为43.1～170g·kg-1、5.9～14.0g·kg-1和0.28～0.78g·kg-1.在2μm粒级上,无定形铝和络合态铝含量变化范围分别为0.08～1.34g/kg和0.11～0.47g/kg,在2μm粒级上分别为2.96～6.20g·kg-1和0.38～0.78g·kg-1.水稻土黄棕壤的选择性溶提铁的含量一般高于旱地黄棕壤,而选择性溶提铝的含量低于旱地黄棕壤.在2～250μm粒级上,土壤稳定性有机碳和有机氮含量变幅分别为0.93～6.0g·kg-1和0.05～0.36g·kg-1,在2μm粒级上分别为6.05～19.3g·kg-1和0.61～2.1g·kg-1,水稻土的稳定性有机碳和氮的含量高于旱地黄棕壤.在2～250μm粒级上,稳定性有机碳与有机氮比值(C稳/N稳)的变幅为9.50～22.0,在2μm粒级上分别为7.43～11.54.在2～250μm粒级上,土壤有机碳(氮)的稳定性指数SIC和SIN的变化分别为14.3～50.0和11.9～55.6,在2μm粒级上分别为53.72～88.80和40.64～70.0;旱地黄棕壤的SIC和SIN一般低于水稻土的,水稻土黄棕壤有利于有机碳和氮的保存.各种形态的铁铝氧化物含量与稳定性有机碳(氮)含量呈极显著正相关,且氧化物铁铝含量和稳定性有机碳(氮)含量在黏粒部分最高,即细粒级能保护土壤有机碳(氮).     

Chemical forms of cobalt and nickel extracted by M1,M3 and CaCl_2-DTPA

ＣｈｅｍｉｃａｌｆｏｒｍｓｏｆｃｏｂａｌｔａｎｄｎｉｃｋｅｌｅｘｔｒａｃｔｅｄｂｙＭ１，Ｍ３ａｎｄＣａＣｌ２ＤＴＰＡＷｅｎＢｅｉ，ＱｉａｎＪｉｎ，ＣｈｅｎＢｉｎ，ＳｈａｎＸｉａｏｑｕａｎＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＥｃｏＥｎｖｉｒｏｎ...     

Chemical forms of cobalt and nickel extracted by M1, M3 and CaCl2 DTPA

Mehlich 1(M1), mehlich 3(M3) and CaCl₂ DTPA have been used to predict the available micronutrient in soil. However, the forms of micronutrient extractable by these extractants are not known. In the present study, ten soils, collected from five provinces and the capital of China, representing a wide range of chemical and physical properties, were analyzed by sequential extraction to isolate five forms of cobalt and nickel, they are exchangeable, carbonate bound, Fe Mn oxide bound, organically bound and residual forms. The chemical forms extracted by M1, M3 and CaCl₂ DTPA were also investigated. The results show strong correlation between the carbonate bound or organically bound forms of Co or Ni and the amounts of extractable by any of the above three extractants. The main forms extracted by these extractants are carbonate and organically bound forms. The ranking of these three extractants for extraction of Co and Ni are M1>M3=CaCl₂ DTPA and M1=M3>CaCl₂ DTPA, respectively.     

城市污泥对Cd在黄土中的形态分布及再分配的影响

以黄土和小麦为供试对象,通过盆栽试验研究了不同胁迫水平Cd在施用污泥黄土中的形态分布特征及其再分配.结果表明,原状土壤中Cd以碳酸盐结合态及残渣态为主要赋存形态.随着外源Cd添加量的增加,土壤中可交换态和碳酸盐结合态Cd分配系数持续增加,而有机态与残渣态分配系数则持续减小,土壤Cd的主要赋存形态转变为可交换态和碳酸盐结合态,Cd的活性不断增强,加大了对作物的潜在危害.土壤中碳酸盐结合态Cd含量随Cd胁迫水平的增加而增加的幅度最大,施用污泥黄土中铁锰氧化态Cd含量随Cd胁迫水平的增加而增加的幅度高于可交换态Cd;黄土与施用污泥黄土中Cd的总再分配系数均随Cd胁迫水平的增加呈递增趋势,而结合强度系数均随Cd胁迫水平的增加呈递减趋势.污泥的施用可增加土壤中残渣态Cd的含量,有助于提高Cd各形态间再分配的稳定性,相对降低了土壤Cd的活性.     

钙镁磷肥对土壤中镉形态转化与水稻吸镉的影响

酸性镉污染水田施用不同用量的钙镁磷肥的田间试验表明:土壤中交换态镉的分配系数随钙镁磷肥用量的增加而降低,呈显著负相关(r,-0.9314);碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态镉的分配系数则呈显著正相关(r,0,9395)。而土壤中有效态镉含量与钙镁磷肥用量则呈显著负相关(r,-0.8853)。镉污染水田一次性投加高量钙镁磷肥后,可使土壤pH显著升高,交换态镉分配系数明显下降,碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态镉分配系数明显升高,导致土壤中有效态镉含量大幅度下降,从而大大减少水稻植株的吸镉量。     

莴笋根际土壤中铅的有效性

采用温室栽培试验比较莴笋根际与非根际土壤pH、TOC、Pb化学形态和有效Pb含量的变化,研究根际土壤pH、TOC和Pb化学形态变化对土壤Pb有效性的影响,并为低分子有机酸作为提取剂研究土壤Pb植物有效性进行尝试.研究表明,与非根际土壤相比,莴笋根际土壤的pH降低,TOC含量增加.随着土壤Pb处理浓度的增加,根际土壤的酸化作用增强,TOC含量进一步增加.与非根际相比,根际交换态Pb含量较高.随着Pb(NO₃)₂添加量的增加,Pb的形态发生了由残渣态向碳酸盐态和交换态的转化.在土壤风干过程中,Pb的交换态、碳酸盐态和铁锰态增加.由于受到根际酸化作用和TOC结合的影响,根际土壤有效Pb含量高于非根际,并且随着Pb处理浓度的增加,有效铅含量增加.风干土壤有效Pb含量高于新鲜湿润土壤.根际土壤交换态和碳酸盐态Pb含量的变化影响根际土壤Pb有效性.与莴笋体内Pb含量的相关分析的结果表明,用低分子有机酸提取的莴笋根际新鲜湿润土壤中的Pb可以表征土壤Pb对莴笋的有效性.     

桉树枝条生物炭输入对桂北桉树人工林酸化土壤的作用效果

探讨桉树枝条生物炭对桂北桉树人工林土壤理化性质的影响及其不同施用量的应用效果,为桉树人工林枝条等林业废弃物资源的合理利用以及土壤改良提供科学依据.选择广西北部低山丘陵地区4 a生桉树人工林土壤为研究对象,通过桉树枝条废弃物500℃厌氧制备生物炭,基于小区定位试验,分别输入质量分数为0(CK)、 0.5%(T1)、 1.0%(T2)、 2%(T3)、 4%(T4)和6%(T5)这6个比例的桉树枝条生物炭,输入1 a后对不同处理下桉树人工林土壤理化性质进行测定.结果表明,相对于对照0～30cm土层,随着桉树枝条生物炭输入量的增加,降低了土壤容重,平均降幅为3.82%～33.55%;增加了土壤自然含水量、毛管孔隙度和总毛管孔隙含量,增幅分别为7.67%～31.75%、 8.95%～33.19%和9.28%～35.86%,不同处理间差异显著.生物炭显著降低了土壤交换性酸、交换性铝、交换性氢和交换性钠含量,降幅分别为8.28%～70.03%、 5.55%～70.34%、 5.10%～21.78%和12.81%～49.27%;增加了土壤阳离子交换量、电导率、交换性钙和交换性镁含量,增幅分别为27.08%～160.39%、 117.00%～546.64%、 17.10%～66.14%和17.38%～71.38%;提高了土壤pH值,增加了0.17～1.29个单位.桉树枝条生物炭输入林地土壤后,显著增加了土壤有机碳、全磷、全钾、速效磷、速效钾和速效氮含量,增幅分别为10.94%～51.37%、 14.29%～59.45%、 6.48%～59.57%、 6.28%～29.41%、 4.79%～19.81%和7.72%～75.87%.土壤主要物理因子之间、化学因子之间、土壤理化指标两两之间绝大部分存在正相关关系,相互影响.总体上,桉树枝条生物炭短期内有利于缓解桉树人工林地土壤的酸化趋势,对改善土壤理化性质和提高养分含量有积极的正效应和调控作用,促进了土壤的保水保肥能力.综合考虑, 4%～6%的生物炭输入量是提高土壤肥力水平的最优处理,研究结果对土壤改良、林地生态环境改善以及桉树人工林可持续经营具有重要的实践意义.     

Effect of moisture regime on the redistribution of heavy metals in paddy soil

Sequential extraction procedure was applied to assess the dynamics of solid-phase transformation of added Cu, Pb, Cd, and Hg in a typical Chinese paddy soil incubated under three moisture regimes (75% field capacity, wetting-drying cycle, and flooding). The heavy metals spiked in the soil were time-dependently transferred from the easily extractable fraction (the exchangeable fraction) into less labile fractions (Fe-Mn oxide- and organic matter-bound fractions), and thus reduced lability of the metals. No significant changes were found for the carbonate-bound and residual fractions of the heavy metals in the soil during the whole incubation. Change rate of the mobility factor (MF), a proportion of weakly bound fractions (exchangeable and carbonate-bound) in the total metal of soil, reflected the transformation rate of metal speciation from the labile fractions toward stable fractions. It was found that soil moisture regime did not change the direction and pathways of transformation of metal speciation, but it significantly a ected the transformation rate. In general, the paddy soil under flooding regime had higher metal reactivity compared with 75% field capacity and wetting-drying cycle regimes, resulting in the more complete movement of metals toward stable fractions. This might be related to the increased pH, precipitation of the metals with sulfides and higher concentration of amorphous Fe oxides under submerged condition.     

淹水对污染土壤镉形态转化的影响

研究了受铜冶炼厂“三废”污染的土壤在栽种小麦－水稻－小麦的过程中土壤镉形态的转化。结果表明，淹水后交换态镉形态所占比例明显下降，下降幅旗与土壤氧化铁活化度呈极显负相关。所下降的部分向着活性较低的紧结合有机态，晶形氧化铁结合态及石灰性土壤的碳酸盐结合态转化。     

土壤中铝的溶出及形态研究

用连续提取法研究１ｍｏｌ／ＬＫｃｌ,１ｍｏｌ／ＬＮＨ４Ａｃ,１ｍｏｌ／ＬＨｃｌ和０．５ｍｏｌ／ＬＮａＯＨ４种化学浸提液对土壤中铝的溶出,溶出名中用羊毛羊花菁Ｒ比色法测定。结果表明,铝的溶出量与与土壤类型、总铝、有机质含量等因素有关。１ｍｏｌ／ＬＫｃｌ浸提液对酸性土能溶出一定量的变换态铝,而对非酸性土则不能溶出或铝溶出量极微。０．５ｍｏｌ／ＬＮａＯＨ浸提出的铝量与总铝量之间有显著相关性。